Πολυδιάστατο πλαίσιο για την ανάλυση των ακραίων ημερήσιων απορροών, βροχοπτώσεων και αθροιστικών βροχοπτώσεων στις ΗΠΑ

Η στατιστική ανάλυση των ακραίων βροχοπτώσεων και απορροών παίζει κρίσιμο ρόλο στον υδρολογικό σχεδιασμό και τη διαχείριση του πλημμυρικού κινδύνου. Συνήθως, η ανάλυση αυτή γίνεται χωριστά για τις δύο διεργασίες ενδιαφέροντος, αγνοώντας έτσι τις συσχετίσεις τους, οι οποίες εμφανίζονται σε πολλαπλές χρονικές κλίμακες. Στην πραγματικότητα, η γέννηση μιας πλημμύρας εξαρτάται ισχυρά από τις συνθήκες εδαφικής υγρασίας, που με τη σειρά τους εξαρτώνται από την παρελθούσα βροχόπτωση. Με τη χρήση δεδομένων βροχής και απορροής από περίπου 400 λεκάνες στις ΗΠΑ, τα οποία ανακτήθηκαν από το αποθετήριο MOPEX, διερευνούμε τη στατιστική συμπεριφορά των αντίστοιχων μέγιστων ετήσιων βροχοπτώσεων και απορροών, λαμβάνοντας επίσης υπόψη την επίδραση των προηγούμενων συνθηκών υγρασίας. Οι τελευταίες ποσοτικοποιούνται σε όρους αθροιστικής ημερήσιας βροχόπτωσης για διάφορες κλίμακες συνάθροισης (ήτοι από 5 έως και 30 ημέρες), πριν από την εμφάνιση κάθε ακραίου γεγονότος βροχής και απορροής. Η ανάλυση των μεγίστων γίνεται προσαρμόζοντας την Γενικευμένη Ακραίων Τιμών (Generalized Extreme Value, GEV) κατανομή, στην οποία εφαρμόζουμε τη μέθοδο των L-ροπών για να εξάγουμε τις σχετικές παραμέτρους (σχήματος, κλίμακας, θέσης). Σημαντική προσοχή δίνεται στο να εξασφαλίσουμε στατιστικά συνεπείς εκτιμήσεις της παραμέτρου σχήματος, η οποία προσαρμόζεται εμπειρικά, ώστε να ελαχιστοποιείται η επιρροή της δειγματοληπτικής αβεβαιότητας. Τέλος, αναζητούμε πιθανές συσχετίσεις μεταξύ των παραμέτρων που προκύπτουν και των υδροκλιματικών χαρακτηριστικών των εξεταζόμενων λεκανών, και επιπλέον απεικονίζουμε τη χωρική τους κατανομή στις ΗΠΑ.